信息论实验报告2信源编码
辽宁工程技术大学上机实验报告
信息论与编码实验指导书
《信息论与编码》实验指导书 信息与通信工程学院信息工程系 2014年6月
目录 实验一绘制信源熵函数曲线 (3) 实验二哈夫曼编解码 (6) 实验三离散信道容量 (10)
1实验一绘制信源熵函数曲线 一、实验目的 1.掌握离散信源熵的原理和计算方法。 2.熟悉matlab软件的基本操作，练习应用matlab软件进行信源熵函数曲 线的绘制。 3.理解信源熵的物理意义，并能从信源熵函数曲线图上进行解释其物理意 义。 二、实验原理 1.离散信源相关的基本概念、原理和计算公式 产生离散信息的信源称为离散信源。离散信源只能产生有限种符号。 假定X是一个离散随机变量，即它的取值范围R={x1，x2，x3，…}是有限或可数的。设第i个变量x i发生的概率为p i=P{X=x i}。则： 定义一个随机事件的自信息量I（x i）为其对应的随机变量x i出现概率对数的负值。即： I（x i）= -log2p(x i) 定义随机事件X的平均不确定度H（X）为离散随机变量x i出现概率的数学期望，即： ∑∑ - = = i i i i i i x p x p x I x p X H) ( log ) ( ) ( ) ( ) ( 2 单位为比特/符号或比特/符号序列。 平均不确定度H（X）的定义公式与热力学中熵的表示形式相同，所以又把平均不确定度H（X）称为信源X的信源熵。 必须注意一下几点： a)某一信源，不管它是否输出符号，只有这些符号具有某些概率特性， 必有信源的熵值；这熵值是在总体平均上才有意义，因而是个确定 值，一般写成H（X），X是指随机变量的整体（包括概率分布）。 b)信息量则只有当信源输出符号而被接收者收到后，才有意义，这就 是给与信息者的信息度量，这值本身也可以是随机量，也可以与接
哈夫曼编译码的设计与实现实验报告
哈夫曼编/译码的设计与实现实验报告 问题描述 利用哈夫曼编码进行通信可以大大提高信道利用率，缩短信息传输时间，降低传输成本。但是，这要求在发送端通过一个编码系统对待传数据预先编码，在接收端将传来的数据进行译码（复原）。对于双工信道（即可以双向传输信息的信道），每端都需要一个完整的编/译码系统。试为这样的信息收发编写一个哈夫曼码的编/译码系统。 基本要求 （1）接收原始数据：从终端读入字符集大小n，以及n个字符和n个权值，建立哈夫曼树，并将它存于文件hfmtree.dat中。 （2）编码：利用已建好的哈夫曼树（如不在内存，则从文件hfmtree.dat中读入），对文件中的正文进行编码，然后将结果存入文件codefile.dat中。 （3）译码：利用已建好的哈夫曼树将文件codefile.dat中的代码进行译码，结果存入文件textfile.dat中。 （4）打印编码规则：即字符与编码的一一对应关系。 运行与调试 （1）利用教科书中的数据调试程序。
（2）用下表给出的字符集和频度的实际统计数据建立哈夫曼树，并实现以下报文的编码和译码：“THIS-PROGRAM-IS-MY-FA VORITE”。 字符 A B C D E F G H I J K L M 频度186 64 13 22 32 103 21 15 47 57 1 5 32 20 字符 频度57 63 15 1 48 51 80 23 8 18 1 16 1
实验小结 通过这次实验，让我对于树的应用多了认识，在读取文件时，遇到的一些困难，不过在和同学交流的过程中，解决了这个问题，我觉的自己对于树及文件的应用又有了一些进步。通过这次实验，感觉收获很大。
信息论与编码实验报告.
本科生实验报告 实验课程信息论与编码 学院名称信息科学与技术学院 专业名称通信工程 学生姓名 学生学号 指导教师谢振东 实验地点6C601 实验成绩 二〇一五年十一月二〇一五年十一月
实验一：香农（Shannon ）编码 一、实验目的 掌握通过计算机实现香农编码的方法。 二、实验要求 对于给定的信源的概率分布，按照香农编码的方法进行计算机实现。 三、实验基本原理 给定某个信源符号的概率分布，通过以下的步骤进行香农编码 1、将信源消息符号按其出现的概率大小排列 )()()(21n x p x p x p ≥≥≥ 2、确定满足下列不等式的整数码长K i ； 1)(l o g )(l o g 22+-<≤-i i i x p K x p 3、为了编成唯一可译码，计算第i 个消息的累加概率 ∑ -== 1 1 )(i k k i x p p 4、将累加概率P i 变换成二进制数。 5、取P i 二进制数的小数点后K i 位即为该消息符号的二进制码。 四、源程序： #include int i,j; for(i=0;i 《信息论与编码》教学大纲 一课程简介 课程编号：04254002 课程名称：信息论与编码Informatics & Coding 课程类型：基础课必修课 学时：32 学分：2 开课学期：第六学期 开课对象：通信、电子专业 先修课程：概率论与数理统计、信号与系统、随机信号原理。 参考教材：信息论与编码，陈运，周亮，陈新，电子工业出版社，2002年8月 二课程性质、目的与任务 信息论在理论上指出了建立最佳编码、最佳调制和最佳接收方法的最佳系统的理论原则，它对通信体制和通信系统的研究具有指导意义。提高信息传输的可靠性和有效性始终是通信工作所追求的目标。因此，信息论与编码是从事通信、电子系统工程的有关工程技术人员都必须掌握的基本理论知识。 内容提要：本课程包括狭义相对论和提高通信可靠性的差错控制编码理论。信息论所研究的主要问题是在通信系统设计中如何实现有效性和可靠性。 三教学基本内容与基本要求 本课程总学时为32。其中理论教学为28，实验学时为4。 主要的理论教学内容包括：离散信源和连续信源的熵、条件熵、联合熵和平均互信息量的概念及性质；峰值功率受限和平均功率受限下的最大熵定理和连续信源熵的变换；变长码的霍夫曼编码方法，熟悉编码效率和平均码长的计算；最大后验概率准则和最大似然译码准则等。 实验内容主要包括：离散无记忆信道容量的迭代算法，循环码的编译码。 四教学内容与学时分配 第3章离散信源无失真编码 第6章网络信息论 （教学要求：A—熟练掌握；B—掌握；C—了解） 五实习、实验项目及学时分配 1．离散无记忆信道容量的迭代算法2学时 要求用Matlab编写计算离散信道容量的实用程序并调试成功，加深对信道容量的理解。 2．循环码的编译码2学时 要求用Matlab编写程序，用软件完成循环码的编译码算法。 六教学方法与手段 常规教学与多媒体教学相结合。 实验十三差分编译码实验 一、实验目的 掌握差分编码/译码原理 二、实验内容 1、学习差分编译码原理 2、用示波器观察差分编码结果和译码结果 三、基本原理 差分码是一种把符号‘0’和‘1’反映在相邻码元的相对变化上的波形。比如，若以相邻码元的电位改变表示符号‘1’，而以电位不改变表示符号‘0’，如图13－1所示。当然，上述规定也可以反过来。由图可见，这种码波形在形式上与单极性或双极性码波形相同，但它代表的信息符号与码元本身电位或极性无关，而仅与相邻码元的电位变化有关。差分波形也称相对码波形，而相应地称单极性或双极性波形为绝对码波形。差分码波形常在相位调制系统的码变换器中使用。 图13-1差分码波形 组成模块如下图所示： cclk d_out 端口说明： CCLK：编码时钟输入端 DIN：编码数据输入端 Diff－OUT：差分编码结果输出端 DCLK：译码时钟输入端 Diff－IN：差分译码数据输入端 DOUT：译码结果输出端 四、实验步骤 1、实验所用模块：数字编解码模块、数字时钟信号源模块。 实验连线： CCLK：从数字时钟信号源模块引入一高频时钟，如512K。 DIN：从数字时钟信号源模块引入一低频时钟，如16K。 DIFF－OUT与DIFF－IN短接。 DCLK与CCLK短接。 2、用示波器两探头同时观测DIN与DIFF－OUT端，分析差分编码规则。 3、用示波器两探头同时观测DIN与DOUT端，分析差分译码结果。 五、实验报告要求 设信息代码为1001101，码速率为128K，差分码的编码时钟为码速率的四倍，根据实验观察得到的规律，画出差分码波形。 实验报告 课程名称：信息论与编码姓名： 系：专 业：年 级：学 号：指导教 师：职 称： 年月日 目录 实验一信源熵值的计算 (1) 实验二Huffman 信源编码. (5) 实验三Shannon 编码 (9) 实验四信道容量的迭代算法 (12) 实验五率失真函数 (15) 实验六差错控制方法 (20) 实验七汉明编码 (22) 实验一信源熵值的计算 、实验目的 1 进一步熟悉信源熵值的计算 2 熟悉Matlab 编程 、实验原理 熵(平均自信息)的计算公式 q q 1 H(x) p i log2 p i log2 p i i 1 p i i 1 MATLAB实现：HX sum( x.* log2( x))；或者h h x(i)* log 2 (x(i )) 流程：第一步：打开一个名为“ nan311”的TXT文档，读入一篇英文文章存入一个数组temp，为了程序准确性将所读内容转存到另一个数组S，计算该数组中每个字母与空格的出现次数( 遇到小写字母都将其转化为大写字母进行计数) ，每出现一次该字符的计数器+1；第二步：计算信源总大小计算出每个字母和空格出现的概率；最后，通过统计数据和信息熵公式计算出所求信源熵值(本程序中单位为奈特nat )。 程序流程图： 三、实验内容 1、写出计算自信息量的Matlab 程序 2、已知：信源符号为英文字母(不区分大小写)和空格输入：一篇英文的信源文档。输出：给出该信源文档的中各个字母与空格的概率分布，以及该信源的熵。 四、实验环境 Microsoft Windows 7 五、编码程序 #include"stdio.h" #include Pcm编译码实验报告 学院：信息学院 ：靳家凯 专业：电科 学号：20141060259 一、实验目的 1、掌握脉冲编码调制与解调的原理。 2、掌握脉冲编码调制与解调系统的动态围和频率特性的定义及测量方法。 3、了解脉冲编码调制信号的频谱特性。 4、熟悉了解W681512。 二、实验器材 1、主控&信号源模块、3号、21号模块 2、双踪示波器 3、连接线 三、实验原理 1、实验原理框图 图1 21号模块w68 1 5 1 2芯片的PCM编译码实验 图2 3号模块的PCM编译码实验 图3 ~μ律编码转换实验 2、实验框图说明 图1中描述的是信号源经过芯片W6815 12经行PcM编码和译码处理。 w681512的芯片工作主时钟为2o48KHz, 根据芯片功能可选择不同编码时钟进行编译码。在本实验的项目一中以编码时钟取64K为基础进行芯片的幅频特性测试实验。图2中描述的是采用软件方式实现PcM编译码, 并展示中间变换的过程。 PcM 编码过程是将音乐信号或正弦波信号, 经过抗混叠滤波 (其作用是滤波 3.4kHz 以外的频率, 防止A/D转换时出现混叠的现象) 。抗混滤波后的信号经A/D转换, 然后做PcM编码,之后由于G.711协议规定A律的奇数位取反, μ律的所有位都取反。因此, PcM编码后的数据需要经G.711协议的变换输出。 PcM译码过程是PcM编码逆向的过程,不再赘述。 A/μ律编码转换实验中,如实验框图3所示,当菜单选择为 A律转μ律实验时,使用3 号模块做 A律编码, A律编码经 A转μ律转换之后, 再送至21号模块进行μ律译码。同理, 当菜单选择为μ律转 A律实验时,则使用3号模块做μ律编码,经l,转A律变換后,再送入21号模块进行 A律译码。 四、实验步骤 实验项目一测试 w68l512的幅频特性 概述:该项目是通过改变输入信号频率,观测信号经 w681512编译码后的输出幅频特性, 了解芯片 w681512的相关性能。 1、关电,按图1所示进行连线。 2、开电,设置主控菜单,选择【主菜单】→【通信原理】→【PCM编码】→【A 律编码观测实验】。调节 w1主控&信号源使信号 A_0UT输出峰峰值为3V左右。将模块21的开关 Sl 拨至“A-Law”, 即完成 A律PCM编译码。 3、此时实验系统初始状态为:设置音频输入信号为峰峰值3V,频率1KHz正弦波; PCM编码及译码时钟 CLK为64KHz方波;编码及译码帧同步信号 FS为8KHz。 4、实验操作及波形观测。 (1)调节模拟信号源输出波形为正弦波,输出频率为50Hz,用示波器观测A-out,设置A_out峰峰值为3V。 (2)将信号源频率从50Hz增加到4oooHz,用示波器接模块21的音频输出,观测信 《信息论与信源编码》实验报告 1、实验目的 (1) 理解信源编码的基本原理； (2) 熟练掌握Huffman编码的方法； (3) 理解无失真信源编码和限失真编码方法在实际图像信源编码应用中的差异。 2、实验设备与软件 (1) PC计算机系统 (2) VC++6.0语言编程环境 (3) 基于VC++6.0的图像处理实验基本程序框架imageprocessing_S (4) 常用图像浏览编辑软件Acdsee和数据压缩软件winrar。 (5) 实验所需要的bmp格式图像（灰度图象若干幅） 3、实验内容与步骤 (1) 针对“图像1.bmp”、“图像2.bmp”和“图像3.bmp”进行灰度频率统计（即计算图像灰度直方图），在此基础上添加函数代码构造Huffman码表，针对图像数据进行Huffman编码，观察和分析不同图像信源的编码效率和压缩比。 (2) 利用图像处理软件Acdsee将“图像1.bmp”、“图像2.bmp”和“图像 3.bmp”转换为质量因子为10、50、90的JPG格式图像（共生成9幅JPG图像），比较图像格式转换前后数据量的差异，比较不同品质因素对图像质量的影响； (3) 数据压缩软件winrar将“图像1.bmp”、“图像2.bmp”和“图像3.bmp”分别生成压缩包文件，观察和分析压缩前后数据量的差异； (4) 针对任意一幅图像，比较原始BMP图像数据量、Huffman编码后的数据量（不含码表）、品质因素分别为10、50、90时的JPG文件数据量和rar压缩包的数据量，分析不同编码方案下图像数据量变化的原因。 4、实验结果及分析 (1)在VC环境下，添加代码构造Huffman编码表，对比试验结果如下： a.图像1.bmp： 实验一 绘制二进熵函数曲线（2个学时） 一、实验目的： 1. 掌握Excel 的数据填充、公式运算和图表制作 2. 掌握Matlab 绘图函数 3. 掌握、理解熵函数表达式及其性质 二、实验要求： 1. 提前预习实验，认真阅读实验原理以及相应的参考书。 2. 在实验报告中给出二进制熵函数曲线图 三、实验原理： 1. Excel 的图表功能 2. 信源熵的概念及性质 ()()[] ()[]())(1)(1 .log )( .) ( 1log 1log ) (log )()(10 , 110)(21Q H P H Q P H b n X H a p H p p p p x p x p X H p p p x x X P X i i i λλλλ-+≥-+≤=--+-=-=≤≤? ?????-===??????∑ 单位为 比特/符号 或 比特/符号序列。 当某一符号xi 的概率p(xi)为零时，p(xi)log p(xi) 在熵公式中无意义，为此规定这时的 p(xi)log p(xi) 也为零。当信源X 中只含有一个符号x 时，必有p(x)=1，此时信源熵H （X ）为零。 四、实验内容： 用Excel 和Matlab 软件制作二进熵函数曲线。根据曲线说明信源熵的物理意义。 （一） Excel 具体步骤如下： 1、启动Excel 应用程序。 2、准备一组数据p 。在Excel 的一个工作表的A 列（或其它列）输入一组p ，取步长为0.01，从0至100产生101个p （利用Excel 填充功能）。 3、取定对数底c，在B列计算H(x) ,注意对p=0与p=1两处，在B列对应位置直接输入0。Excel中提供了三种对数函数LN(x),LOG10(x)和LOG(x,c)，其中LN(x)是求自然对数，LOG10(x)是求以10为底的对数，LOG(x,c)表示求对数。选用c=2,则应用函数LOG(x,2)。 在单元格B2中输入公式：=-A2*LOG(A2,2)-(1-A2)*LOG(1-A2,2) 双击B2的填充柄，即可完成H(p)的计算。 4、使用Excel的图表向导，图表类型选“XY散点图”，子图表类型选“无数据点平滑散点图”，数据区域用计算出的H(p)数据所在列范围，即$B$1:$B$101。在“系列”中输入X值(即p值)范围，即$A$1:$A$101。在X轴输入标题概率，在Y轴输入标题信源熵。 （二）用matlab软件绘制二源信源熵函数曲线 p = 0.0001:0.0001:0.9999; h = -p.*log2(p)-(1-p).*log2(1-p); plot(p,h) 五、实验结果 中南大学 《信息论与编码》实验报告 题目信源编码实验 指导教师 学院 专业班级 姓名 学号 日期 目录 一、香农编码 (3) 实验目的 (3) 实验要求 (3) 编码算法 (3) 调试过程 (3) 参考代码 (4) 调试验证 (7) 实验总结 (7) 二、哈夫曼编码 (8) 实验目的 (8) 实验原理 (8) 数据记录 (9) 实验心得 (10) 一、香农编码 1、实验目的 （1）进一步熟悉Shannon 编码算法； （2）掌握C 语言程序设计和调试过程中数值的进制转换、数值与字符串之间 的转换等技术。 2、实验要求 （1）输入：信源符号个数q 、信源的概率分布p ； （2）输出：每个信源符号对应的Shannon 编码的码字。 3、Shannon 编码算法 1：procedure SHANNON(q,｛Pi ｝) 2: 降序排列｛Pi ｝ 3: for i=1 q do 4: F(i s ) 5：i l 2 []log 1/()i p s 6：将累加概率F(i s )（十进制小数）变换成二进制小数。 7：取小数点后i l 个二进制数字作为第i 个消息的码字。 8：end for 9：end procedure ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 4、调试过程 1、fatal error C1083: Cannot open include file: 'unistd.h': No such file or directory fatal error C1083: Cannot open include file: 'values.h': No such file or directory 原因：unistd.h 和values.h 是Unix 操作系统下所使用的头文件 纠错：删去即可 2、error C2144: syntax error : missing ')' before type 'int' error C2064: term does not evaluate to a function 原因：l_i(int *)calloc(n,sizeof(int)); l_i 后缺少赋值符号使之不能通过编译 纠错：添加上赋值符号 1 1 ()i k k p s -=∑ PCM编译码的实验报告 篇一：实验十一：PCM编译码实验报告 实验报告 哈尔滨工程大学教务处制 实验十一PCM编译码实验 一、实验目的 1. 掌握PCM编译码原理。 2. 掌握PCM基带信号的形成过程及分接过程。 3. 掌握语音信号PCM编译码系统的动态范围和频率特性的定义及测量方法。 二、实验仪器 1. 双踪示波器一台 2. 通信原理Ⅵ型实验箱一台 3. M3:PCM与ADPCM编译码模块和M6数字信号源模块 4. 麦克风和扬声器一套 三、实验步骤 1．实验连线 关闭系统电源，进行如下连接： 非集群方式 2. 熟悉PCM编译码模块，开关K1接通SL1，打开电源开关。3．用示波器观察STA、STB，将其幅度调至2V。 4. 用示波器观察PCM编码输出信号。 当采用非集群方式时： 测量A通道时：将示波器CH1接SLA（示滤波器扫描周期不超过SLA的周期， 以便观察到一个完整的帧信号），CH2接PCM A OUT，观察编码后的数据与时隙同步信号的关系。 测量B通道时：将示波器CH1接SLB，（示滤波器扫描周期不超过SLB的周期， 以便观察到一个完整的帧信号），CH2接PCM B OUT，观察编码后的数据与时隙同步信号的关系。 当采用集群方式时：将示波器CH1接SL0，（示滤波器扫描周期不超过SL0的周期， 以便观察到一个完整的帧信号），CH2分别接SLA、PCM A OUT、SLB、PCM B OUT以及PCM_OUT，观察编码后的数据所处时隙位置与时隙同步信号的关系以及PCM信号的帧结构（注意：本实验的帧结构中有29个时隙是空时隙，SL0、SLA及SLB的脉冲宽度等于一个时隙宽度）。开关S2分别接通SL1、SL2、SL3、SL4，观察PCM基群帧结构的变化情况。 5. 用示波器观察PCM译码输出信号 示波器的CH1接STA，CH2接SRA，观察这两个信号波形是否相同(有相位差)。 示波器的CH1接STB，CH2接SRB，观察这两个信号波形是否相同(有相位差)。 6. 用示波器定性观察PCM编译码器的动态范围。 Record the situation and lessons learned, find out the existing problems and form future countermeasures. 姓名：___________________ 单位：___________________ 时间：___________________ PCM编译码的实验报告 编号：FS-DY-20764 PCM编译码的实验报告 篇一：实验十一：PCM编译码实验报告 实验报告 哈尔滨工程大学教务处制 实验十一PCM编译码实验 一、实验目的 1. 掌握PCM编译码原理。 2. 掌握PCM基带信号的形成过程及分接过程。 3. 掌握语音信号PCM编译码系统的动态范围和频率特性的定义及测量方法。 二、实验仪器 1. 双踪示波器一台 2. 通信原理Ⅵ型实验箱一台 3. M3:PCM与ADPCM编译码模块和M6数字信号源模块 4. 麦克风和扬声器一套 三、实验步骤 1．实验连线 关闭系统电源，进行如下连接： 非集群方式 2. 熟悉PCM编译码模块，开关K1接通SL1，打开电源开关。3．用示波器观察STA、STB，将其幅度调至2V。 4. 用示波器观察PCM编码输出信号。 当采用非集群方式时： 测量A通道时：将示波器CH1接SLA（示滤波器扫描周期不超过SLA的周期， 以便观察到一个完整的帧信号），CH2接PCM A OUT，观察编码后的数据与时隙同步信号的关系。 测量B通道时：将示波器CH1接SLB，（示滤波器扫描周期不超过SLB的周期， 以便观察到一个完整的帧信号），CH2接PCM B OUT，观察编码后的数据与时隙同步信号的关系。 当采用集群方式时：将示波器CH1接SL0，（示滤波器扫描周期不超过SL0的周期， 以便观察到一个完整的帧信号），CH2分别接SLA、PCM 游程编码实现有效性提高的原理及通用编码的思想 康乐203201505020 摘要：信源编码的目的是提高信息传输效率，其思想是去除消息中的冗余成分。在无失真的信源编码中，根据信源的统计特性进行编码称为统计编码，而在信源统计特性未知的情况下，就需要一种新的编码方法，称之为通用编码。本文对统计编码中的游程编码进行了分析，说明其有效性，给出其具有有效性的原理论述，对游程编码的截断效应进行了仿真；同时分析了通用编码的存在性与构造方法，还以字典码为例进行了仿真。 关键词：信源编码游程编码通用编码字典码 一、信源编码概述 通信的根本问题是将信源的输出在接收端精确的或近似的重现出来。为此需要解决两个问题。其一是信源的输出应如何描述，及如何计算它产生的信息量；其二是如何表示信源的输出，即信源编码问题。由于信源可以根据信息输出的形式分为离散信源和连续信源，因此信源编码也就可以分为离散信源和连续信源。 根据通信的要求，可以将信源编码分为无失真信源编码和限定失真的信源编码。若要求精确的重现信源的输出，就要保证信源产生的 全部信息无损的传递给信宿，这时的信源编码就是无失真信源编码。许多实际情况下，并不要求完全精确地复制出信源的输出，而且在有干扰的情况下，这也是不可能的。一般对信源-信宿要定出可接收准则或保真度准则，这就是限定失真的信源编码。 离散信源的输出可以用如下符号序列表示： 21012,,,,,U U U U U -- 其中l U 表示在第l 时刻产生的符号，l 为整数。l U 为一随机变量，它 在有限字母集{}1,k A a a =中选取。如果使用D 字母的集合 {}1,d B b b =作为码表，那么如果组成码字的码符号数目相等，我们就称之为等长编码，否则称之为非等长编码。 非等长编码则可以根据编码是否依赖信源的统计特性分为统计编码与通用编码。 二、 游程编码 2.1 游程编码概念 游程编码（RLC, Run Length Coding ），又称“运行长度编码”或“行程编码”，是一种统计编码，该编码属于无损压缩编码，是栅格数据压缩的重要编码方法。 游程编码中的游程是指字符序列中各个字符连续重复出现而形成的字符串长度，编码方法是将字符序列映射成字符串长度和位置的标志序列，那么对于M 元序列： 011{,,,}M u u u - 实验四Δm及CVSD编译码实验 一、实验目的 1、掌握简单增量调制的工作原理。 2、理解量化噪声及过载量化噪声的定义，掌握其测试方法。 3、了解简单增量调制与CVSD工作原理不同之处及性能上的差别。 二、实验器材 1、主控&信号源模块、21号、3号模块各一块 2、双踪示波器一台 3、连接线若干 三、实验原理 1、Δm编译码 （1）实验原理框图 信号源 music/A-out CLK 抗混叠滤波器 LPF LPF-IN LPF-OUT Δm 编码 编码输入 门限 判决 时钟 Δm译码 时钟 译码输入 译码输出 3# 信源编译码模块 比较 量化 延时 极性 变换 量阶 编码输出 延时 本地译码 音频输入 图一Δm编译码框图 （2）实验框图说明 编码输入信号与本地译码的信号相比较，如果大于本地译码信号则输出正的量阶信号，如果小于本地译码则输出负的量阶。然后，量阶会对本地译码的信号进行调整，也就是编码部分“+”运算。编码输出是将正量阶变为1，负量阶变为0。 Δm译码的过程实际上就是编码的本地译码的过程。 2、CVSD编译码 （1）实验原理框图 信号源 music/A-out CLK 抗混叠滤波器 LPF LPF-IN LPF-OUT Δm 编码 编码输入 门限判决 时钟 Δm 译码 时钟 译码输入 译码输出 比较 延时 极性变换 量阶调整 编码输出 延时 本地译码 量阶调整 一致脉冲量阶 3# 信源编译码模块 音频输入 图二 CVSD 编译码框图 （2）实验框图说明 与Δm 相比，CVSD 多了量阶调整的过程。而量阶是根据一致脉冲进行调整的。一致性脉冲是指比较结果连续三个相同就会给出一个脉冲信号，这个脉冲信号就是一致脉冲。其他的编译码过程均与Δm 一样。 四、实验步骤 项目一：△M 编码规则实验 项目二：量化噪声观测 项目三：不同量阶△M 编译码的性能 项目四：△M 编译码语音传输系统 项目五：CVSD 量阶观测 项目六：CVSD 一致脉冲观测 项目七;CVSD 量化噪声观测 项目八：CVSD 码语音传输系统 五、 实验记录 TP4(信源延时)和TH14(编码输出) TP4(信源延时)和TP3(本地译码) 信息论与编码实验报告-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII 实验一关于硬币称重问题的探讨 一、问题描述： 假设有N 个硬币，这N 个硬币中或许存在一个特殊的硬币，这个硬币或轻 或重，而且在外观上和其他的硬币没什么区别。现在有一个标准天平，但是无刻度。现在要找出这个硬币，并且知道它到底是比真的硬币重还是轻，或者所有硬币都是真的。请问： 1）至少要称多少次才能达到目的； 2）如果N=12，是否能在3 次之内将特殊的硬币找到；如果可以，要怎么称？ 二、问题分析： 对于这个命题，有几处需要注意的地方： 1）特殊的硬币可能存在，但也可能不存在，即使存在，其或轻或重未知； 2）在目的上，不光要找到这只硬币，还要确定它是重还是轻； 3）天平没有刻度，不能记录每次的读数，只能判断是左边重还是右边重，亦或者是两边平衡； 4）最多只能称3 次。 三、解决方案： 1.关于可行性的分析 在这里，我们把称量的过程看成一种信息的获取过程。对于N 个硬币，他们 可能的情况为2N+1 种，即重（N 种），轻（N 种）或者无假币（1 种）。由于 这2N+1 种情况是等概率的，这个事件的不确定度为： Y=Log(2N+1) 对于称量的过程，其实也是信息的获取过程，一是不确定度逐步消除的过程。 每一次称量只有3 种情况：左边重，右边重，平衡。这3 种情况也是等概率 的，所以他所提供的信息量为： y=Log3 在K 次测量中，要将事件的不确定度完全消除，所以 K= Log(2N+1)/ Log3 根据上式，当N=12 时，K= 2.92< 3 所以13 只硬币是可以在3 次称量中达到 大连理工大学实验报告 学院（系）：电子信息与电气工程学部专业：电子信息工程班级： 姓名：学号：组：_ 实验时间：实验室：大黑楼C221 实验台： 指导教师签字：成绩： 实验二差分编码、译码 一、实验目的和要求 目的：熟悉系统仿真软件systemview，通过分析理解差分编码／译码的基本工作原理。要求：自己构建一个差分编码译码系统，进行系统性能的测试。 二、实验原理和内容 实验内容：创建一对二进制差分编码／译码器，以PN码作为二进制绝对码，码速率Rb ＝100bit/s。分别观测绝对码序列、差分编码序列、差分译码序列，并观察差分编码是如何克服绝对码全部反相的，以便为分析2DPSK原理做铺垫。 实验原理：二进制差分编码器和译码器组成如下图所示，其中：{an}为二进制绝对码序列，{dn}为差分编码序列，D触发器用于将序列延迟一个码元间隔，在 SystemView中此延迟环节一般可不使用 D触发器，而是使用操作库中的“延迟图符块”。 （a）发送差分编码器（b）接收差分译码器三、主要仪器设备 计算机、SystemView仿真软件 四、实验步骤与操作方法dn-1 dn Q D CLK D Q CLK 位同步时钟 an an dn-1 发送码时钟 dn 第1步：进入SystemView系统视窗，设置“时间窗”参数： 1)运行时间：Start Time: 0秒；Stop Time: 0.3秒； 2)采样频率：Sample Rate=10000Hz。 第2步：调用图符块创建仿真分析系统，分别用延时器和D触发器实现系统功能，各模块参数设置如下： 延时器模块： 编号图符块属性类型参数 0 Source PN Seq Amp=1v,Offset=0v,Rate=100Hz,Levels=2, Phase=0 deg 1,4 Operator Smpl Delay Delay=100Samples Initial Condition=0v Fill Last Register 2,3 Operator XOR Threshold=0.5 Ture=1 False=0 5 Operator Sampler Interpolating,Rate=100Hz,Aperture=0 sec, Aperture Jitter=0 sec, 6 Operator Hold Last Value ,Gain=2 7,8,9 Sink Analysis Input from t0 Output Port0 10 Operator NOT Threshold=0.5 Ture=1 False=0 D触发器模块： 10,11 Logic FF-D-1 Threshold=0.5 Ture=1 False=0 12,13 Source Pluse Train Offset=0v,Freq=100Hz,Amp=1v 14 Logic XOR Threshold=0.5 Ture=1 False=0 Gate Delay=0 15,16 Source Step Fct Offset=0v,Amp=1v,start=0sec 表2-1 实验二图符块参数设置 第3步：观察编、译码结果。在分析窗下，绘制差分编码器输入（绝对码）、差分编码输出及差分译码输出序列信号输出仿真波形，比较并分析； 第4步：得到仿真结果后，将差分编码器与差分译码器之间插入一个非门，看仿真结果。 五、实验数据记录和处理 信息理论与编码实验指导书 实验一离散信源信息熵 一、实验目的 1、理解自信息量和信息熵的基本含义； 2、熟练掌握自信息量和信息熵的计算； 3、熟悉MATLAB 开发环境的使用； 二、实验仪器 计算机、Matlab 仿真软件 三、实验原理 自信息是一个随机变量,它是指某一信源发出某一消息所含有的信息量。所发出的消息不同，它们所含有的信息量也就不同。任何一个消息的自信息量都代表不了信源所包含的平均自信息量，不能作为整个信源的信息测度，因此，定义自信息量的数学期望为信源的平均自信息量： 称为信息熵。信息熵的意义：信源的信息熵H是从整个信源的统计特性来考虑的。它是从平均意义上来表征信源的总体信息测度的。对于某特定的信源，其信息熵是一个确定的数值。不同的信源因统计特性不同，其熵也不同。 四、实验内容 1、根据书本习题2.5和习题2.7，建立离散信源的概率空间； 2、按照题目要求，用matlab实现离散信源自信息量和信息熵的计算； 3、将程序在计算机上仿真，验证其计算结果与实际运算结果相符否。 五、实验要求 1、提前预习实验，认真阅读实验原理以及相应的参考书。 2．简要说明信源熵的含义及信源熵的计算 3、写出信源熵的计算过程，并画出信源熵计算的程序流程图 4、给出信源熵计算的matlab源程序 5、分析软件仿真或计算结果 实验二 离散信道容量 一、实验目的 1、理解信道转移概率矩阵及其特点； 2、理解信道容量的定义和最佳输入概率分布； 3、掌握信道容量和平均互信息的计算步骤； 4、用 MATLAB 进行简单地编程 二、实验仪器 计算机、Matlab 仿真软件 三、实验原理 1、平均互信息 平均互信息代表接收到输出符号后平均每个符号获得的关于输入符号的信息量。定义为 I(X;Y)=H(X)-H(X|Y) 其中，H （X ）代表接收到输出符号以前关于输入变量X 的平均不确定性，H(X|Y)代表接收到输出符号后关于输入变量X 的平均不确定性。 2、信道容量 对于一个固定的信道，总存在一种信源，使传输每个符号平均获得的信息量最大。也就是每个固定信道都有一个最大的信息传输率。我们把这个最大的信息传输率定义为信道容量，即 信息容量是完全描述信道特性的参量，是信道能够传输的最大信息量。它与输入信源的概率分布无关，只与信道的统计特性有关。 离散信道中有一类特殊的信道，它具有很强的对称性。信道矩阵P 中每一行都是由同一集合{p1’, p2’,…, ps ’}中的诸元素不同排列组成；每一列也都是由{q1’, q2’,…, qr ’} 中的诸元素不同排列组成。对于这类信道，它的容量为 四、实验内容 1、建立教材106页习题3.9所要求的数学模型。 2、写出数学模型的Matlab 程序。 3、将程序在计算机上仿真实现。 4、验证程序的正确性。 五、实验要求 1、提前预习实验，认真阅读实验原理以及相应的参考书。 2．简要说明信道容量的含义和特点，并计算信道容量 3、写出信道容量的计算过程，并画出程序流程图 4、给出信道容量计算的matlab 源程序 )};({max )(Y X I C X P =（比特/符号） )/()',...,','(log 21symbol bit p p p H s C s -= 大学 本科实验报告 课程名称：通信系统仿真实践 学院（系）：电子信息与电气工程学部专业：电子信息工程 班级： 学号： 学生姓名： 2011年11 月29日 实验项目列表 大学实验报告 学院（系）：专业：电子信息工程班级： 姓名：学号：组：___ 实验时间：2011.10.17 实验室：C223 实验台： 指导教师签字：成绩： 实验一简单基带传输系统 一、实验目的和要求 掌握观察系统时域波形，特别是眼图的操作方法。 二、实验原理和内容 【实验原理】 简单的基带传输系统原理框图如图1所示，该系统并不是无码间干扰设计的，为使基带信号能量更为集中，形成滤波器采用高斯滤波器。 图1. 简单基带传输系统组成框图 【实验内容】 构造一个简单示意性基带传输系统。以双极性 PN 码发生器模拟一个数据信源，码速率为100bit/s，低通型信道噪声为加性高斯噪声（标准差＝0.3v）。要求：观测接收输入和滤波输出的时域波形； 观测接收滤波器输出的眼图。 三、主要仪器设备 PC机 四、实验步骤与操作方法 第1 步：进入SystemView 系统视窗，设置“时间窗”参数如下： ①运行时间：Start Time: 0 秒； Stop Time: 0.5 秒； ②采样频率：Sample Rate：10000Hz。 第2 步：调用图符块创建如图1 所示的仿真分析系统： 图1. 创建的简单基带传输仿真分析系统 其中，Token1 为高斯脉冲形成滤波器；Token4 为高斯噪声产生器，设标准偏差StdDeviation=0.3v，均值Mean=0v；Token5 为模拟低通滤波器，来自选操作库中的“LinearSys”图符按钮，在设置参数时，将出现一个设置对话框，在“Design”栏中单击Analog…按钮，进一步单击“Filter PassBand”栏中Lowpass 按钮，选择Butterworth 型滤波器，设置滤波器极点数目：No.of Poles=5（5 阶），设置滤波器截止频率：LoCuttoff=200 Hz。 第3 步：单击运行按钮，运算结束后按“分析窗”按钮，进入分析窗后，单击“绘制新图”按钮，则Sink10～Sink13 显示活动窗口分别显示出“PN 码输出”、“信道输入”、“信道输出”和“判决比较输出”时域波形，如图1 所示： 第 4 步：观察信源PN 码和波形形成输出的功率谱。通过两个信号的功率谱可以看出，波形形成后的信号功率谱主要集中在低频端，能量相对集中，而PN 码的功率谱主瓣外的分量较大。在分析窗下，单击信宿计算器按钮，在出现的“System Sink Calculator”对话框中单击Spectrum 按钮，分别得到Sink10 和Sink11 的功率谱窗口后，可将这两个功率谱合成在同一个窗口中进行对比，具体操作为：在“System Sink Calculator”对话框中单击Operators 按钮和Overlay Plots 按钮，在右侧窗口内压住左键选中“w4：PowerSpectrum of Sink10”和“w5：Power Spectrum of Sink11”信息条，使之变成反白显示，最后单击OK 按钮即可显示出对比功率谱，如图2 所示。《信息论与编码》教学大纲
差分编译码实验报告
信息论与编码实验报告材料
Pcm编译码实验报告
《信息论与信源编码》实验报告
信息论与编码实验报告
香农编码实验报告
PCM编译码的实验报告
PCM编译码的实验报告范本
信息论实验报告
实验四Δm及CVSD编译码实验
信息论与编码实验报告
实验二差分编译码系统systemview仿真
信息论与编码技术 实验指导书
通信系统仿真